多路E1傳輸以太網的應用及其實現

近年來國內各電信運營商為適應用戶和開展各種業務對帶寬的需求在網絡基礎設施上進行了很大的投入,電信運營商的骨干傳輸網絡因采用DWDM技術而大大提高了傳輸速率.傳輸網絡中無
論是SDH、PDH還是衛星微波大都提供了符合ITU-T G.703建議的E1接口,特別是現在PDH、SDH已建到路邊、樓邊,機房、機站,用戶附近擁有大量閑置的E1資源,這為運營商提供新業務提供了豐富帶寬資源.

　　從網絡發展趨勢來看,用戶對網絡互連的需求的增長將大于對傳統電信業務需求的增長,同時運營商自身設備的網管系統將逐漸全部轉為基于TCP/IP來實現.以太網已是目前應用最為廣泛的局域網傳輸方式,通過雙絞線和傳輸設備實現10M/100M甚至更高速率的網絡傳輸,應用非常廣泛,技術也相當成熟.以太網以其成本底、網管簡單、易于升級而作為實現IP數據傳輸和接入的首選方案得到普遍認可.這一點也被廣大運營商認可,網通的代言人田溯寧曾經明確表示:在中國,以太網才是寬帶接入的出路所在.中國電信在大力推廣ADSL接入的同時也意識到以太網接入的重要性,積極推進以太網的接入技術.并通過多種方式來實現,且各有特點但都同時帶來了它們不可避免一些不足:ATM通過LANE(局域網仿真)來提供以太網接口,此方案支持多種業務并且保證了QoS,但網絡體系結構復雜,傳輸效率低,開銷損失大(可達25%以).SDH通過POS(Packet OverSDH)或EOS(Ethernet Over SDH)來提供以太網接口,在一定程度上彌補了上述方案的不足,特別實在建造新網時由于其省掉了中間較復雜的ATM層而現得簡潔.然而對已經建好的網絡要提供以太網業務接入,這些技術就顯得復雜和成本太高,同時也增加了網管的復雜程度.以太網光纖收發器可以通過新建的光纖來直接接入以太網,然而帶來光纖浪費和傳輸距離受限.因此如何利用現有豐富的E1資源來傳以太網是實現以太網接入的一種簡明、低成本的方案.

　　現成的傳輸技術其實也有相關的實現方法:傳統的數據網通過協議轉換器(E1到V.35)和路由器到E1接口來間接實現用E1來傳輸IP(如圖1),這樣增加了網絡路由的跳數(HOP),每臺路由器還需一個合法的IP地址,讓網絡變得非常復雜,大大增加運營商投資,降低了網絡建設進度.因此有必要在數據鏈路層直接完成以太網到E1的轉換,以此來充分利用現有的E1資源、實現組網簡單、網絡建設維護方便及建設費用低等優點.因此我們所需的只是一個以太網到E1的 接口轉換器,E1通過PDH或SDH傳輸平臺可以很容易地跨越地區,兼容不同技術和標準,實現LAN和WAN之間的互聯或幾個LAN之間的遠距離互聯,如此就可取代部分VPN路由器和邊緣路由器,減少網絡的路由跳數(HOP),極大減少網絡時延,讓相距很遠的幾個LAN連成同一個LAN,用戶可通過網上鄰居來訪問遠端用戶,相當簡單方便(如圖2).

以太網技術是基于IEEE802.3,核心是CSMA/CD；E1基于ITU-T G.703等建議,傳輸過程中需建立虛電路(VC).為保證這兩種不同的通信技術的速率及數據結構匹配和傳輸的透明性,一般以太網到E1轉換技術都采取了兩級緩存的結構.第一級緩存由片內的雙口RAM構成,主要用于速率的匹配,包括以太網MII接收FIFO、MII發送FIFO、E1接收FIFO、E1發送FIFO；第二級緩存由片外的SRAM構成,主要用于E1和MAC幀的形成,包括發送隊列和接收隊列.

　　以太網轉E1技術的主要難點集中在MII接口、E1接口和緩存間的數據交換上.由于以太網MII接口的時鐘為2.5MHz,而E1的工作時鐘為2.048MHz,各個模塊間的數據交換為一異步過程,為保證數據交換的準確性,需使用握手機制來實現模塊間的同步和避免對緩存訪問的沖突.在解決了如何利用單路E1經濟方便的實現以太網傳輸的問題后,另一個問題卻接踵而來:帶寬與新型業務的出現總是具有良性互動增長的特性,因此,在對以太網的傳輸和接入的網絡建設也必須兼顧現有的帶寬處理能力與未來的擴充能力,才能在不斷成長的需求中體現業務平滑升級與設備投資保障的好處.單E1接入以太網這樣的方式不能滿足上述需求,所以我們有必要讓用戶根據需要來靈活、方便的配置E1的數量來傳輸以太網,這樣既能滿足不同用戶對帶寬的不同需求,又能滿足以后網絡升級的需要,而且由于是基于E1的顆粒度使帶寬的利用率較高,且網管簡單.因此用能靈活配置E1數目的協議轉換器來實現以太網的傳輸不管在今天單E1還是明天要帶寬升級到多E1都是必要和合理的.

　　在實現用多路E1傳輸以太網業務,并且在實際的工程安裝、調試與維護中要更簡便,這就要求協議轉換器具有將以太網的MAC幀數據在任意配置的多個E1電路上拆分和組裝的能力.然而當前分布在網絡中的E1是相當復雜的:不同路徑、不同媒質、不同運營商的E1之間勢必存在著時延差,
此要求協議轉換器還必須解決當不同的E1間存在時延差時要能夠正確的重組MAC幀,以保證數據傳輸的可靠性.